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データ主導アプローチによる脳神経細胞の周期的同期発火現象の生理/数理的モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 24300108
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 統計科学
研究機関統計数理研究所

研究代表者

石黒 真木夫  統計数理研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 名誉教授 (10000217)

研究分担者 三分一 史和  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (30360647)
越久 仁敬  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20252512)
岡田 泰昌  独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究センター), 内科, 医長 (80160688)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2014年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2012年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
キーワード時系列解析 / 神経情報学 / 生体イメージングデータ解析 / 階層神経モデリング
研究成果の概要

イメージングデータの事前処理として,画像強度の不均性やモーションアーチファクトなどの実用的な補正方法の開発を行った。そして,イメージングデータの分散や時間依存相互相関などの統計量マップを用いて脳幹内の呼吸活動生成部位におけるニューロンとアストロサイトを効率的に識別する方法を確立した。
生理学的には遅い周期で活動し,ニューロンネットワークと弱く結合するアストロサイトネットワークの存在を示唆する結果や,呼吸バースト毎に活性化するニューロンの組み合わせが異なるという知見を得ることが出来,今後のニューロンネットワークの数理モデリング研究に新たなパラダイムをもたらす可能性のある成果を得ることが出来た。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 15件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Respiratory calcium fluctuations in low-frequency oscillating astrocytes in the pre-Bötzinger2015

    • 著者名/発表者名
      Oku Y, Fresemann J, Miwakeichi F, Hülsmann S
    • 雑誌名

      Respiratory Physiology & Neurobiology

      巻: 00 ページ: 00-00

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pixel timing correction in time-lapsed calcium imaging using point scanning microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Boiroux D, Oke Y, Miwakeichi F, Oku Y
    • 雑誌名

      Journal Neuroscience Methods

      巻: 30, 237 ページ: 60-68

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2014.08.008

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anatomical and functional pathways of rhythmogenic inspiratory premotor information flow originating in the pre-Bötzinger complex in the rat medulla2014

    • 著者名/発表者名
      Koshiya N, Oku Y, Yokota S, Oyamada Y, Yasui Y, Okada Y
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 268 ページ: 194-211

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2014.03.002

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anatomical and functional pathways of rhythmogenic inspiratory premotor information flow originating in the pre-Botzinger complex in the rat medulla2014

    • 著者名/発表者名
      Koshiya N, Oku Y, Yokota S, Oyamada Y, Yasui Y, Okada Y.
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 00 ページ: 0-0

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Standardization of Size, Shape and Internal Structure of Spinal Cord Images: Comparison of Three Transformation Methods2013

    • 著者名/発表者名
      Fujiki, Y., Yokoota, S., Okada, Y., Oku, Y., Tamura, Y., Ishiguro, M., Miwakeichi, F.
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 8(11) 号: 11 ページ: e76415-e76415

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0076415

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生体イメージングデータ解析のための時空間フィルタリング方法2013

    • 著者名/発表者名
      三分一 史和
    • 雑誌名

      認知神経科学

      巻: 15-1 ページ: 25-32

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 各種病態における呼吸困難感の出現・知覚機序とその対策2013

    • 著者名/発表者名
      岡田泰昌、梅田啓
    • 雑誌名

      呼吸 と循環

      巻: 61(5) ページ: 444-454

    • NAID

      40019684654

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] COPDの呼吸困難感に対する対策2013

    • 著者名/発表者名
      岡田泰昌、武田湖太郎、梅田啓
    • 雑誌名

      呼吸器内科

      巻: 23(6) ページ: 610-617

    • NAID

      40019753724

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 各種病態における呼吸困難感の出現・知覚機序とその対策2013

    • 著者名/発表者名
      岡田泰昌、梅田啓
    • 雑誌名

      呼吸と循環

      巻: 61(5) ページ: 444-454

    • NAID

      40019684654

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] COPDの呼吸困難感に対する対策2013

    • 著者名/発表者名
      岡田泰昌、武田湖太郎、梅田啓
    • 雑誌名

      呼吸器内科

      巻: (in press)

    • NAID

      40019753724

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 単一試行生体イメージングデータ解析のためのAR型モデルに基づく時空間フィルタリング法2012

    • 著者名/発表者名
      三分一史和、越久仁敬、岡田泰昌、川合成治、田村義保、石黒真木夫
    • 雑誌名

      統計数理

      巻: 60(1) ページ: 149-157

    • NAID

      120006020413

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preinspiratory calcium rise in putative pre-Botzinger complex astrocytes2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Okada, T. Sasaki. Y. Oku, N. Takahashi, M. Seki, S. Ujita, K. Tanaka, N. Matsuki, Y. Ikegaya
    • 雑誌名

      Journal of Physiology

      巻: 590 号: 19 ページ: 4933-4944

    • DOI

      10.1113/jphysiol.2012.231464

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Calcium/calmodulin-dependent protein kinases in the carotid body : an immunohistochemical study2012

    • 著者名/発表者名
      Pokorski M, Sakagami H, Okada Y
    • 雑誌名

      Springerplus

      巻: 1 号: 1 ページ: 16-16

    • DOI

      10.1186/2193-1801-1-16

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time-course of ventilation, arterial and pulmonary CO2 tension during CO2 increase in humans2012

    • 著者名/発表者名
      Satoh T, Okada Y, Hara Y, Sakamaki F, Kyotani S, Tomita T, Nagaya N, Nakanishi N.
    • 雑誌名

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      巻: 758 ページ: 63-70

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 正確さの比較 : Bland-Altman解析による呼吸器内科領域代替検査法の検証,2012

    • 著者名/発表者名
      梅田啓,岡田泰昌
    • 雑誌名

      呼吸と循環

      巻: 60(8) ページ: 840-848

    • NAID

      40019390146

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Astrocytes mediate short-term plasticity of breathing2015

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Takeda K, Someya H, Oku Y, Miwakeichi F, Ishiguro M, Tamura Y, Pokorski M
    • 学会等名
      Experimental Biology 2015
    • 発表場所
      Boston
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-04-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Connectomics of the inspiratory center: Anatomical tract and propagation dynamics from the preBötzinger complex2014

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Oku Y, Yokota S, Oyamada Y, YASUI, Koshiya N
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2014
    • 発表場所
      Washington DC
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] From chaotic recruitment of the pre-Bötzinger complex (pre-BötC) to functional connectomics of inter-pre-BötC tract and pan-network premotor pathways2014

    • 著者名/発表者名
      N Koshiya, Y Oku, Y Okada, JC Smith
    • 学会等名
      The XIIIth Oxford Breathing Meeting, Respiratory and Cardiovascular
    • 発表場所
      Sydney
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 統計値マップによるニューロン、アストロサイトの識別2014

    • 著者名/発表者名
      三分一 史和, 尾家 慶彦
    • 学会等名
      統計数理研究所 共同研究集会「ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開III」
    • 発表場所
      統計数理研究所
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光学的イメージング法とニューロン、アストロサイトの識別2014

    • 著者名/発表者名
      三分一 史和, 尾家 慶彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像研究会”医用画像解析における統計数理的手法”
    • 発表場所
      統計数理研究所
    • 年月日
      2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Post-hypoxic potentiation of breathing is induced by sustained activation of astrocytes2014

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Fukusi I, Takeda K, Oyamada Y, Oku Y, Miwakeichi F, Someya H, Ishiguro M, Tamura Y, Pokorski M
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Japanese Respiratory Society
    • 発表場所
      Osaka
    • 年月日
      2014-04-25 – 2014-04-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Severe hypoxia-induced ventilatory depression analyzed by spectrography of EEG and respiratory output2014

    • 著者名/発表者名
      Fukushi I, Kuniya M, Maeno Y, Muraoka Y, Takeda K, Okada Y.
    • 学会等名
      The 91st Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      Kagoshima, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sensory information processing by astrocytes and neurons in the spinal corddorsal horn via P2X receptors : voltage-imaging, patch clamp and anatomical analyses2013

    • 著者名/発表者名
      Takeda K, Pokorski M, Oyamada Y, Okada Y
    • 学会等名
      The 90 th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2013-03-28
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] In silico reconstruction of the respiratory neuronal network. Symposium : Mechanism of respiratory rhythm generation : From the forefront of research2013

    • 著者名/発表者名
      Oku Y, Lai A
    • 学会等名
      The 90th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Respiratory rhythm is driven by astrocytes in the preBotz inger complex2013

    • 著者名/発表者名
      Okada Y
    • 学会等名
      The 90th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] DMSO: A potential detriment for nociception and respiration2013

    • 著者名/発表者名
      Takeda K, Pokorski M, Oyamada Y, Okada Y.
    • 学会等名
      The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (Neuro2013)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effects of TRPA1 channel antagonism on hypoxic and hypercapnic ventilatory responses2013

    • 著者名/発表者名
      Takeda K, Pokorski M, Sato Y, Oyamada Y, Okada Y.
    • 学会等名
      The 43rd annual meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience2013)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 生体イメージングデータ解析のための時空間フィルタリング法2012

    • 著者名/発表者名
      三分一史和, 越久仁敬, 岡田泰昌, 川合成治, 田村義保, 石黒真木夫
    • 学会等名
      第17回認知神経科学会学術集会
    • 発表場所
      東京大学武田記念ホール(東京)(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spatial averaging of dynamic voltage imaging data by standardizing the shape, size and internal structure of multiple samples2012

    • 著者名/発表者名
      Fuj iki Y, Okada Y, Oku Y, Yokota S, Tamura Y, Ishiguro M, Miwakeichi F.
    • 学会等名
      The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society (Neuroscience 2012)
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(名古屋)
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Spatio-temporal analysis for brain imaging data2012

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi F
    • 学会等名
      1st Meeing of The Respiratory Physiome Project
    • 発表場所
      Gottingen University (Gottingen, Germany)(招待講演)
    • 年月日
      2012-08-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Sensory information processing by astrocytes and neurons in the spinal corddorsal horn via P2X receptors : voltage-imaging, patch clamp and anatomical analyses2012

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Yokota S, Oku Y.
    • 学会等名
      FENS Forum 2012
    • 発表場所
      International Conventions Center (Barcelona, Spain)
    • 年月日
      2012-07-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] An innovation approach to detect spatio-temporal neural activation patterns in brain imaging data2012

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi F, Oku Y, Okada Y, Kawai S, Tamura Y, Ishiguro M
    • 学会等名
      The 2nd Institute of Mathematical Statistics Asia Pacific Rim Meeting
    • 発表場所
      筑波国際会議場(茨城)
    • 年月日
      2012-07-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Sensory information processing by astrocytes and neurons in the spinal corddorsal horn via P2X receptors : voltage-imaging, patch clamp and anatomical analyses2012

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Aoyama R, Yokota S, Yasui Y, Fukuda K, Shinozaki Y, Yoshida H, Nakamura M, Chiba K, Yasui Y, Kato F, Toyama Y.
    • 学会等名
      Purine 2012 : Adenine Nucleosides and Nucleotides in Biomedicine
    • 発表場所
      九州大学医学部百年講堂(福岡)
    • 年月日
      2012-06-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of the analysis of brain signal

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, F.
    • 学会等名
      Research Center for Applied Perceptual Science Kickoff Symposium, Between Perception and Language
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Extraction of Neural Activation from Biological Spatio-temporal Imaging Data using Autoregressive Model-based Filtering Technique

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, F.
    • 学会等名
      GLOBAL HEALTH 2013, The Second International Conference on Global Health Challenges
    • 発表場所
      Lisbon Portugal
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Detection and discrimination of neuron and astrocyte using Ca imaging data

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, F.
    • 学会等名
      2nd Meeting of The Respiratory Physiome Conference Consortium
    • 発表場所
      Hyogo, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Discrimination of neuron and astrocyte using statistical imaging methods

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, F.
    • 学会等名
      3nd Meeting of The Respiratory Physiome Conference Consortium
    • 発表場所
      Gottingen, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Post-hypoxic potentiation of breathing is mediated by astrocytes

    • 著者名/発表者名
      Okada Y, Takeda K, Oyamada Y, Oku Y, Miwakeichi F, Someya. H, Ishiguro M, Tamura Y, Mieczyslaw. P.
    • 学会等名
      XI European Meeting on Glial Cells in Health and Disease
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2024-01-24  

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